标准层组装建模数值模拟方法在装配式剪力墙结构中的应用研究

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国家大力推进建筑工业化和住宅产业化,装配式剪力墙结构作为一种重要的装配式结构形式,目前是国内应用和研究的热点。但对装配式剪力墙结构中节点和接缝的研究较多,结构整体抗震性能的研究相对偏少。装配式剪力墙结构整体层次的研究主要存在试验加载难度较大、成本高,而整体结构的数值模拟难以体现装配式拼缝的性能、建模工作复杂繁琐等问题。基于以上研究现状,本文对现有标准层组装建模方法进行优化,建立基于Matlab结构体数据的标准层组装建模方法,实现整体结构有限元模型的快速建模。根据前期相关连接接缝试验结果,研究接缝在整体结构有限元模型中的简化模拟,实现装配式接缝在整体结构模型中的有效模拟。最终以某高层装配式剪力墙结构为工程算例,建立装配式剪力墙整体结构数值模型,对整体结构有限元模型进行动力弹塑性时程分析,实现了该结构体系的抗震评价。此次有限元的数值模拟,为预制装配式剪力墙整体结构的抗震性能研究提供有限元分析理论基础,对该结构实际工程的设计和应用具有参考意义。本文主要研究内容包括以下几个方面:(1)对现有标准层组装建模方法进行优化,建立基于Matlab结构体数据的标准层组装建模方法,能够实现ABAQUS有限元模型的快速建模,可用于试点工程建模分析。(2)通过试验分析提出配筋齿槽装配式剪力墙力学性能的计算模型,计算承载力与试验测试承载力的对比结果表明计算模型可以应用于配筋齿槽装配式剪力墙构件的承载力计算。根据该模型对配筋齿槽装配式剪力墙结构拼缝进行简化模拟,提出配筋齿槽装配式剪力墙拼缝简化模拟方法,为建立整体结构模型奠定基础。(3)以某32层装配式剪力墙结构为工程算例,建立标准层模型,然后根据基于Matlab结构体数据的标准层组装建模方法,完成整体结构有限元模型的建立。模态分析结果表明,层组装模型能够实现楼层的连续受力。(4)建立现浇剪力墙、平缝装配式剪力墙以及两个齿槽高度不同的配筋齿槽装配式剪力墙的整体结构有限元模型,对各整体结构模型进行动力时程分析,实现各结构体系对比及抗震性能评价。结果表明:配筋齿槽装配式剪力墙整体结构抗震性能优于现浇剪力墙结构,齿槽高度较大的结构抗震性能更优,平缝装配式剪力墙结构基本达到现浇剪力墙结构抗震性能,各结构均达到“大震不倒”的抗震设防目标。各结构的能量分布较为一致,墙体损伤符合剪力墙结构的受力特点。
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